作者单位
摘要
1 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051中北大学前沿交叉科学研究院, 山西 太原 030051
2 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051
3 中北大学前沿交叉科学研究院, 山西 太原 030051
随着激光技术的发展, 激光**得到了快速发展, 针对来袭激光的威胁, 激光告警也成为目前各国发展的重点, 不同的激光告警系统探测不同的参数, 根据告警参数采取相应的躲避和反击措施; 目前激光告警主要探测参数有来袭激光方位角、 俯仰角、 激光波长、 激光脉冲宽度等, 但现有激光告警系统无法实现多参数的同时探测, 且光谱范围窄、 视场小、 探测俯仰角和方位角为相对角度、 无法获得绝对来袭方向。 为此本文提出宽光谱波段、 大视场、 多参数激光告警新方法, 可实现450~1 700 nm宽光谱来袭激光波长、 绝对方位角、 绝对俯仰角、 脉冲宽度多参数的高精度综合测量, 该方法主要由激光脉冲宽度测量、 绝对角度及激光波长测量、 控制及数据处理三大部分组成。 其中脉冲宽度测量模块由光学镜头、 多带通窄带滤光片、 高速光电探测器组成, 实现来袭脉冲激光的高速光电转换; 绝对角度及激光波长测量模块由光栅、 大视场宽波段消色差镜头、 多带通窄带滤光片、 宽波段面阵探测器、 三维电子罗盘组成, 通过一级和零级衍射光斑位置获得来袭激光波长、 相对方位角和相对俯仰角信息, 结合三维电子罗盘测得的方位角、 俯仰角以及横滚角, 进而获得来袭激光的三维绝对方位角和绝对俯仰角。 多带通窄带滤光片主要是根据常用几个军用激光波长进行选通滤光, 有效滤除背景光的影响, 降低系统虚警、 漏警。 理论分析推导具体测量方法和参数, 设计宽光谱多参数激光告警探测系统样机, 并进行实验可行性验证。 实验结果表明, 该系统的方位角视场120°、 俯仰角视场96°、 角度测量精度优于1°、 中心波长测量精度优于10 nm、 脉宽测量精度优于3 ns。 该技术将为海、 陆、 空、 天领域对来袭激光的高精度多参数综合探测奠定基础, 有望提高复杂战场的生存能力。
多参数激光告警 宽光谱 激光波长 激光方向 激光脉冲宽度 电子罗盘 Multi-parameter laser warning Wide spectral range Laser wavelength Laser direction Laser pulse width Electronic compass 
光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2581
作者单位
摘要
1 江苏大学卓越学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学电气信息工程学院, 江苏 镇江 212013
3 浙江大学台州研究院, 浙江 台州 317700
4 滁州职业技术学院信息工程学院, 安徽 滁州 239000
茶叶是全球最受欢迎饮品之一, 且具有丰富的营养价值, 但目前市面上的茶叶鱼龙混杂, 难以辨别。 因此, 快速准确的分类方法对茶叶进行鉴别具有重要的研究意义。 由于大多数化合物基频吸收带均出现在波长为2 500~25 000 nm的中红外区域, 茶叶的中红外光谱中含有大量关于茶叶品种的特征鉴别信息, 利用这一显著特点可以对其进行分类。 提出模糊协方差学习矢量量化(FCLVQ), 该算法在GK(Gustafson-Kessel)聚类的基础上, 引入学习向量量化(LVQ)中学习速率的概念, 用以控制模糊类中心的更新速率。 FCLVQ结合中红外光谱, 通过不断迭代计算样本模糊隶属度值和模糊聚类中心, 实现对茶叶的快速精准分类。 选取市场上的峨眉山茶叶、 优质竹叶青茶叶、 劣质竹叶青茶叶作为实验对象。 将实验对象分为3组(每个品种各1组), 每组32个, 共计96个样本。 利用FTIR-7600型傅里叶红外光谱分析仪分别采集每组样本的中红外光谱数据, 每组样本采集三次, 取其平均值作为样本的红外光谱数据。 首先, 由于原始光谱含有噪声数据, 故使用多元散射校正(MSC)作降噪预处理; 其次, 由于光谱数据维数高达1 868维, 采用主成分分析(PCA)将光谱数据降至14维, 其14个主成分的累计贡献率为99.74%; 然后将降维后的光谱数据使用线性判别分析(LDA)进一步降至2维, 同时提取数据中的鉴别信息; 最后运行模糊C均值聚类算法(FCM), 将其运算得到的聚类中心作为FCLVQ的初始聚类中心参与迭代, 设置模糊隶属度的权重指数m=2, 最终分类准确率高达95.25%。 将FCM算法、 GK算法、 模糊Kohonen聚类网络(FKCN)算法与FCLVQ算法的运行结果进行对比, FCM, GK和FKCN的分类准确率分别为90.91%, 92.41%和90.91%。 结果表明, 与其他三个算法相比较, FCLVQ在m=2, 主成分个数为14时有着更好的分类效果, 可以用来实现对茶叶品种的准确分类。
中红外光谱 茶叶 模糊聚类 主成分分析 线性判别分析 Mid-infrared spectroscopy Tea Fuzzy clustering Principal component analysis Linear discriminant analysis 
光谱学与光谱分析
2023, 43(2): 638
作者单位
摘要
1 淮阴工学院化学工程学院, 江苏省凹土资源利用重点实验室, 江苏 淮安 223003
2 淮阴工学院, 矿盐资源深度利用技术国家地方联合工程研究中心, 江苏 淮安 223003
以凹凸棒石黏土基气凝胶为精油载体制备高载量香氛剂并实现精油长效控释。以凹凸棒石为三维网络骨架、以植物纤维为增韧补强材料, 制备了一种高比表面积、高孔隙率和优良机械加工性能的的凹凸棒石/植物纤维复合气凝胶。该气凝胶对甜橙精油的负载率高达96%且挥发残油率低(<5%)。疏水改性提高了气凝胶对精油的负载率并显著延长精油缓释时间。精油挥发均呈现短暂快速下降、稳定释放、缓慢下降3段变化规律, 展示复合气凝胶对精油挥发的良好控速能力: 体积为4 cm3的香氛剂在60 ℃实验温度下可维持80 mg/h恒速释放27 h, 累计释放时间为31 h; 精油控释速率随气凝胶体积增大而增大, 在1 cm3后逐渐趋近平台值; 精油在气凝胶中的释放行为符合Korsmeyer-Peppas模型, 属于Non-Fickian扩散。
凹凸棒石 气凝胶 植物精油 缓释 palygorskite aerogel plant essential oil sustained release 
硅酸盐学报
2023, 51(1): 187
作者单位
摘要
浙江工业大学材料科学与工程学院,杭州 310014
本文综述了近年来国内外研究者在纳米金刚石薄膜的掺杂、导电性能、场发射性能和电化学性能等方面的工作,涉及化学气相沉积法制备n型纳米金刚石薄膜,离子注入掺杂纳米金刚石晶粒提高薄膜的n型导电性能,金属离子注入制备场发射性能良好的纳米金刚石薄膜,低剂量离子注入和晶粒表面氧终止态获得高迁移率n型电导,纳米金刚石/石墨烯复合结构的调控对其电学及电化学性能的影响,以及硼掺杂金刚石薄膜电极的微结构和电化学性能研究等。综合分析发现,晶粒掺杂和表界面协同调控可以提升薄膜的电学性能、场发射性能及电化学性能,为纳米金刚石薄膜在纳米电子器件、电化学电极等领域的应用提供了理论基础。
纳米金刚石薄膜 掺杂 表面态 电学性能 n型电导 p型电导 nanocrystalline diamond film doping surface state electrical property n-type conductivity p-type conductivity 
人工晶体学报
2022, 51(5): 865
吴琼 1,2,3张瑞 2,3,*石金 2,3杜伟豪 2,3[ ... ]李孟委 2,3
作者单位
摘要
1 中北大学 电气与控制工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051
3 中北大学 前沿交叉科学研究院, 山西 太原 030051
高精度光栅衍射型激光告警系统是判断来袭激光功能并进行定位的光电对抗设备。为了提高定位精度,提出了一种改进光斑中心计算并拟合计算参数的算法。首先对激光光斑进行预处理,利用改进的连通区域标记算法和光斑中心提取算法进行计算,得出连通区域的中心坐标;其次设定方位角和俯仰角,采集图像并进行光斑中心计算,拟合成x、y方向的像素横、纵坐标以及激光参数的拟合曲面,进而判断来袭激光的方位角、俯仰角和波长;最后将改进的连通区域标记算法、光斑中心提取算法及参数拟合计算结果与传统算法进行对比。实验结果表明:拟合计算结果与真实数据的俯仰角误差小于0.4°,方位角误差小于0.2°,大大提高了激光方向识别的精确度。
激光告警 光栅衍射 畸变校正 连通区域 中心提取 laser warning grating diffraction distortion correction connected area center extraction 
应用光学
2022, 43(1): 111
乔川 1,2,*李晓 1,2庞少龙 1,2闫蓬勃 1,2[ ... ]徐卿 1,2
作者单位
摘要
1 北京控制工程研究所,北京0090
2 空间光电测量与感知实验室,北京100190
为减小杂光影响,全天时星光定向仪一般采用小视场,同一时刻只能观测一颗恒星无法输出姿态信息。本文提出一种基于单星测量的星光惯性组合导航系统,首先根据惯导输出的姿态和位置信息,控制转台和星光定向仪摆镜保证星光定向仪对目标导航星的观测,之后根据惯导的误差模型建立系统状态方程,根据星光定向仪测量的导航星方向矢量建立测量方程,利用卡尔曼滤波算法修正惯导输出的姿态位置信息。该方法引入星光定向仪与惯导安装误差作为系统状态量,在修正导航信息的同时对星光定向仪与惯导之间的安装误差进行估计,因此无需在实验室进行标定。通过仿真分析了不同安装姿态误差及不同惯导和星光定向仪误差对组合导航系统导航精度的影响。结果显示采用该方法导航1 h,位置精度优于90 m,姿态精度优于8″,相比利用实验室标定的安装姿态进行导航,该方法的精度更高。最后进行了静态导航实验,结果显示组合导航的位置误差为102.90 m,相比直接采用实验室标定的安装姿态进行解算结果提高近45.39%,验证了该算法的有效性。
星光惯性组合导航 安装误差估计 误差分析 卡尔曼滤波 starlight-inertial integrated navigation installation attitude error error analysis Kalman filtering 
光学 精密工程
2021, 29(3): 503
梁振坤 1,2,3李晓 1王志斌 1,2,3,*李克武 1,2,3臧晓阳 1,2,3
作者单位
摘要
1 中北大学电气与控制工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学前沿交叉科学研究院, 山西 太原 030051
3 中北大学南通智能光机电研究院, 江苏 南通 226000

弹光调制技术以调制精度高、效率高以及光谱范围宽等优势,应用于光通信、偏振分析、光谱分析等诸多领域,然而弹光调制器(PEM)作为一种高品质因数的热-机-电耦合谐振器件,在高压谐振状态下,其谐振频率会随着温度变化发生严重偏移,从而导致驱动效率与调制效率降低。根据弹光调制器的振动模型,分析了导致弹光调制器温漂的影响因素,提出了基于调制信号跟踪和幅值调节的弹光调制器闭环驱动控制方法,通过测试验证了入射光波长为632.8 nm时半波与1/4波状态下的稳定控制,半波状态下的相位调制幅值精度达到0.82%,1/4波状态下的相位调制幅值精确度达到0.44%。

测量 相位调制 弹光调制器 数字锁相技术 温漂模型 反馈控制 
中国激光
2021, 48(11): 1104001
作者单位
摘要
上海工程技术大学材料工程学院,上海 201620
目前随着人工智能领域的兴起以及人们对数据存储和计算的强烈需求,迫切需要存储器的改进和类似于人脑的高效存储运算效率。所以,相变存储器及其用于神经形态计算的研究是极具价值的。相变存储材料(PCMs)受到激发时所产生的电阻值变化可以用来建立尖峰神经网络从而实现模拟神经形态计算系统。本文介绍了相变存储器物理机制,其中包括相变材料的相变原理及主要性能特征,重点叙述了相变存储器在优化存储与计算方向的研究进展和应用,进而为该领域未来的发展方向提供参考。
相变存储器 相变材料 神经形态计算系统 相变突触/神经元 phase change memory phase change material neuromorphic computing system phase change synapse/neuron 
人工晶体学报
2020, 49(12): 2398
作者单位
摘要
1 河北工业大学机械工程学院, 天津 300131
2 中国电子科技集团公司第十八研究所, 天津 300131
针对工业热电池检测中,采用大电压大焦点X射线激光源, 成像分辨率不够, 导致缺陷漏检的问题, 提出了采用小焦点射线源的改进方法。通过设置两组焦点大小不同的射线源来进行比较实验, 实验结果从拍摄效果与理论分辨率两个方面进行评估, 证明在保证射线源电压足够的前提下, 使用尽可能小的焦点, 可以有效提高图像分辨率。
热电池 X射线成像 影响因素 图像分辨率 焦点 分辨率板 Thermobattery X-ray imaging Influencing factors Image resolution Focus Resolution board 
应用激光
2020, 40(1): 147
王爽 1,2韩燮 1李晓 2,3王志斌 2[ ... ]陈媛媛 2
作者单位
摘要
1 中北大学 大数据学院, 山西 太原 030051
2 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051
3 中北大学 电气与控制工程学院, 山西 太原 030051
为了实现椭偏参量ψ和Δ的高速、高灵敏测量, 建立了一种测量成本低、重复性好和便于工业化集成的椭偏测量方案。本文对弹光调制型椭偏参量测量系统进行了原理分析, 针对弹光调制器的工作模式及调制光信号特点, 设计了基于现场可编程门阵列的数字锁相数据处理方案。现场可编程门阵列提供弹光调制器工作的信号源, 并控制AD采样; 同时产生正弦和余弦参考序列, 并完成直流项、一倍频项和二倍频项的同相分量和正交分量的提取, 进而求解出椭偏参量。利用搭建的试验系统对SiO2薄膜厚度为3.753 nm的硅片样品进行了实验分析。实验结果表明, 采样时间为20 ms时, 椭偏参量ψ和Δ的平均值分别为9.622°和168.692°, 标准偏差分别为0.005°和0.008°;采样时间设置为200 ms时, 椭偏参量测量平均值与20 ms的非常接近, 标准偏差减小, 并且都在0.001°量级, 揭示了本系统具有较高的灵敏度和较好的重复性。
椭偏参量 椭偏仪 弹光调制器 数字锁相数据处理 ellipsometric parameters ellipsometry photoelastic modulation digital phase-locked data processing 
光学 精密工程
2018, 26(6): 1314

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